Interferómetro atòmic
Un interferómetro atòmic és un tipo d'interferómetro que utilisa la naturalea ondulatoria dels àtoms per a produir interferència. En els interferómetros atòmics, els rols de la matèria i la llum s'invertixen en comparació als interferómetros basats en làser; és dir, el divisor de fes i els espills són làsers, mentres que la font emet ones de matèria (els àtoms) en lloc de llum. En este sentit, els interferómetros atòmics són l'anàlec d'ones de matèria dels interferómetros de doble rendija, Michelson-Morley o Mach-Zehnder que s'utilisen habitualment per a la llum.[1]
Els interferómetros atòmics medixen la diferència de fase adquirida per les ones de matèria atòmiques que recorren diferents trayectòries. Les ones de matèria poden controlar-se i manipular-se per mig de sistemes de làsers.[2]<span title="Erro en la seqüencia d'órdens: no existix el mòdul «DecodeEncode».">: Plantilla:R/where S'han utilisat en proves de física fonamental, incloent medicions de la constant gravitacional, la constant d'estructura fina i el principi d'equivalència (universalitat de la caiguda lliure).[3] Entre les seues aplicacions s'inclouen accelerómetros, sensors de rotació i gradiómetros de gravetat.[4]
Descripció general
[editar | editar còdic]l'interferometría dividix una ona en una superposició a lo llarc de dos trayectòries diferents. Un potencial dependent espacialment o una interacció local diferencia les trayectòries, introduint una diferència de fase entre les ones. Els interferómetros atòmics utilisen ones de matèria del centre de massa en una llongitut d'ona de De Broglie curta.[1][5] S'han propost experiments en molèculas per a buscar els llímits de la mecànica quàntica aprofitant les llongituts d'ona de De Broglie més curtes de les molècules.[6]
Història
[editar | editar còdic]L'interferència d'ones de matèria atòmica va ser observada per primera volta per Immanuel Estermann i Otto Stern en 1930, quan un fes de sodi (Na) va ser difractado per una superfície de clorur de sodi (NaCl).[7]
El primer interferómetro atòmic modern reportat va ser un experiment de doble rendija en àtoms d'heli metaestables i una doble rendija microfabricada per O. Carnal i Jürgen Mlynek en 1991,[8] i un interferómetro que utilisava tres reixetes de difracció microfabricadas i àtoms de Na en el grup de David E. Pritchard en l'Institut Tecnològic de Massachusetts (MIT).[9]
Poc despuix, una versió òptica d'un espectrómetro Ramsey típicament utilisat en rellonges atòmics va ser reconeguda també com un interferómetro atòmic en el Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB) en Braunschweig, Alemània.[10] La major separació física entre els paquets d'ones parcials d'àtoms es va conseguir utilisant tècniques de refredat làser i transicions Raman estimulades per Steven Chu i els seus colaboradors en l'Universitat de Stanford.[11]
En 1999, investigadors de l'Universitat de Viena varen informar sobre la difracció de fullerenos C60.[12] Els fullerenos són objectes relativament grans i massius, en una massa atòmica d'aproximadament 720 Dona. La llongitut d'ona de De Broglie del fes incident era d'aproximadament 2,5 pm, mentres que el diàmetro de la molècula és d'aproximadament 1 nm, unes 400 voltes major. En 2012, estos experiments de difracció de camp lluntà varen poder estendre's a molècules de ftalocianina i els seus derivats més pesats, composts per 58 i 114 àtoms respectivament.[13]
En 2003, el grup de Viena també va demostrar la naturalea ondulatoria de la tetrafenilporfirina[14] —un biocolorante pla en una extensió d'aproximadament 2 nm i una massa de 614 Dona— amprant un interferómetro Talbot-Lau de camp propenc.[15][16] En el mateix interferómetro també varen trobar franges d'interferència per a C60F48, un buckminsterfullereno fluorado en una massa d'aproximadament 1600 Dona, compost per 108 àtoms.[14] Les molècules grans són ya tan complexes que permeten l'accés experimental a certs mecanismes de decoherencia quàntica.[17][18]
En 2011, es va demostrar l'interferència de molècules tan pesades com 6910 Dona en un interferómetro de Kapitza-Dirac-Talbot-Lau.[19] En 2013, es va demostrar l'interferència de molècules en masses superiors a 10 000 Dona.[20]
La revisió exhaustiva de 2008 realisada per Alexander D. Cronin, Jörg Schmiedmayer i David E. Pritchard documenta molts enfocaments experimentals nous per a la interferometría atòmica.[1] Més recentment, els interferómetros atòmics han començat a eixir de les condicions de laboratori per a abordar aplicacions en entorns del món real.[21][22]
Vore també
[editar | editar còdic]Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 1,0 1,1 1,2 Reviews of Modern Physics.81(3)
- 1051–1129.doi:10.1103/RevModPhys.81.1051.
- ↑ Hecht, Eugene (2017). «13 (Interference)», Optics, 5.ª edició, Pearson. ISBN 978-0-133-97722-6.
- ↑ (2001).Comptes Rendus de l'Académie dones Sciences - Séries IV - Physics.2(4)
- 509-530.doi:10.1016/S1296-2147(01)01194-7.
- ↑ (2020).Nature.602(7898)
- 590–594.doi:10.1038/s41586-021-04315-3.
- ↑ (1994).Physics Reports.240(3)
- 143–210.doi:10.1016/0370-1573(94)90066-3.
- ↑ (2012).Reviews of Modern Physics.84(1)doi:10.1103/RevModPhys.84.157.
- ↑ (1930).Zeitschrift für Physik.61(1–2)doi:10.1007/bf01340293.
- ↑ (1991).Physical Review Letters.66(21)
- 2689–2692.doi:10.1103/PhysRevLett.66.2689.
- ↑ (1991).Physical Review Letters.66(21)
- 2693–2696.doi:10.1103/PhysRevLett.66.2693.
- ↑ (1991).Physical Review Letters.67(2)
- 177–180.doi:10.1103/PhysRevLett.67.177.
- ↑ (1991).Physical Review Letters.67(2)
- 181–184.doi:10.1103/PhysRevLett.67.181.
- ↑ Nature.401(6754)
- 680–682.doi:10.1038/44348.
- ↑ Nature Nanotechnology.7(5)
- 297–300.doi:10.1038/nnano.2012.34.
- ↑ 14,0 14,1 (2003).Physical Review Letters.91(9)doi:10.1103/PhysRevLett.91.090408.
- ↑ (1994).Physical Review A.49(4)
- R2213–R2217.doi:10.1103/PhysRevA.49.R2213.
- ↑ (2002).Physical Review Letters.88(10)doi:10.1103/PhysRevLett.88.100404.
- ↑ (2003).Physical Review Letters.90(16)doi:10.1103/PhysRevLett.90.160401.
- ↑ (2004).Nature.427(6976)
- 711–714.doi:10.1038/nature02276.
- ↑ (2011).Nature Communications.2(263)doi:10.1038/ncomms1263.
- ↑ (2013).Physical Chemistry Chemical Physics.15(35)
- 14696–14700.doi:10.1039/c3cp51500a.
- ↑ (2019).Nature Reviews Physics.1(12)
- 731–739.doi:10.1038/s42254-019-0117-4.
- ↑ (2023).Sensors.23(7)doi:10.3390/s23177651.
Referències
[editar | editar còdic]
- Este artícul conté una traducció derivada de «Interferómetro atómico» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.